ES2346603T3 - Procedimiento para recuperar alcalis y energia a partir de un licor negro que contiene silicato. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE AL PROCESO PARA LA RECUPERACION DE ALCALI Y CALOR DE UN LIQUIDO RESIDUAL NEGRO (5), QUE CONTIENE SILICATO, A PARTIR DE UNA COCCION EN SOSA DE, POR EJEMPLO, HIERBA, CAÑAS, PAJA Y BAGAZO. EN EL PROCESO, EL LICOR NEGRO (5) SE TRATA CON UN GAS (6) QUE CONTIENE DIOXIDO DE CARBONO PARA PRECIPITAR LA SILICE Y LA LIGNINA; EL PRECIPITADO (9) SE SEPARA (2) DEL LICOR NEGRO, QUE SE EVAPORA (3) Y SE SOMETE A COCCION (4) PARA GENERAR CALOR Y RECUPERAR UNA FUSION DE CARBONATO SODICO. EN LA INVENCION, EL LICOR NEGRO (5), QUE CONTIENE SILICATO, SE NEUTRALIZA CON UN EXCESO DEL GAS (6) QUE CONTIENE DIOXIDO DE CARBONO, EL CUAL INCLUYE PREFERENTEMENTE MAS DE UN 60% EN VOLUMEN DE DIOXIDO DE CARBONO. LA EVAPORACION (3) DEL LICOR NEGRO TIENE LUGAR BASICAMENTE DESPUES DE QUE SE HA SEPARADO (2) EL PRECIPITADO (9) RICO EN SILICE. LA COMBUSTION SE REALIZA CON GAS DE OXIGENO PURO O AIRE ENRIQUECIDO CON OXIGENO (14), UNA VEZ QUE EL LICOR NEGRO HA SIDO ELEVADO A UNA TEMPERATURA CERCANA ASU PUNTO DE EBULLICION, POR CONTACTO DIRECTO CON LOS GASES CALIENTES DE ESCAPE DE LA COMBUSTION, DESARROLLANDOSE TODAS ESTAS OPERACIONES BAJO UNA SOBREPRESION SUSTANCIAL DE AL MENOS 100 KPA. CON ESTE PROCEDIMIENTO, SE RECUPERA UN MATERIAL FUNDIDO DE CARBONATO SODICO Y SE FORMA UN GAS (17) QUE CONTIENE MAS DEL 60% EN VOLUMEN DE DIOXIDO DE CARBONO, QUE SE USA PARA NEUTRALIZAR EL LICOR RESIDUAL NEGRO (5) QUE CONTIENE SILICATO.

Description

Procedimiento para recuperar álcalis y energía a partir de un licor negro que contiene silicato.

La presente invención se refiere a un procedimiento para recuperar álcalis y energía a partir de un licor negro que contiene silicato, obtenido a partir de un procedimiento para obtener pasta de de papel y, particularmente, a un procedimiento en el que un licor negro que contiene silicato se pone en contacto directo con un gas que contiene dióxido de carbono con el fin de precipitar sílice y lignina a partir del licor negro, se separa del licor negro un precipitado sólido rico en sílice, el licor negro se evapora para concentrarlo y el licor negro concentrado, pobre en silicato, se quema para generar calor y para recuperar una masa fundida de carbonato sódico, que se puede caustificar después de su disolución en agua.

En la producción de pasta química para producir papel se utiliza principalmente madera como materia prima. No obstante, aproximadamente el 10% de la pasta química producida en todo el mundo se produce a partir de otras plantas y residuos de plantas tales como hierba, cañas, paja y bagazo. Estas materias primas se caracterizan por contener, entre otras sustancias, bastante más silicio que la madera.

La pasta química de papel se produce cociendo la materia prima con determinadas sustancias químicas y, después, disolviendo químicamente el material no fibroso. Quedarán las fibras de celulosa que constituyen la pasta de papel. Gran parte del material disuelto está formado por lignina, pero también por otras sustancias orgánicas e inorgánicas. En la producción de pasta química a partir de madera, se utiliza principalmente el procedimiento del sulfato, en el cual, el hidróxido sódico y el sulfuro sódico son componentes activos del licor de cocción. Para la cocción de materias primas distintas a la madera, solo se necesita el hidróxido sódico como producto químico activo, y por este motivo, la mayor parte de la producción de pasta química a partir de estas materias primas se lleva a cabo con el procedimiento denominado procedimiento de la sosa.

En el procedimiento de la sosa, la materia prima se calienta junto con un licor de cocción alcalino que contiene hidróxido sódico hasta una temperatura en el intervalo de 140 a 170ºC, bajo presión. El licor de cocción debe tener una elevada concentración de sustancia alcalina. Bajo estas condiciones, se disolverá la mayor parte de la lignina de la materia prima, pero, asimismo, la mayor parte del silicio presente en la materia prima reaccionará con el hidróxido sódico para formar silicato de sodio soluble en agua. De este modo, el licor negro producido en la cocción contendrá iones de silicato además de lignina y otros compuestos orgánicos.

En principio, se puede recuperar hidróxido sódico a partir del licor negro, y la sustancia orgánica presente en el licor negro se puede utilizar como combustible para generar energía. Al contrario que en el procedimiento del sulfato, en el que el licor de cocción contiene iones sulfuro y la combustión del licor negro requiere un entorno químicamente reductor en la parte inferior del equipo de combustión, el licor negro obtenido usando el procedimiento de la sosa se puede quemar incluso en condiciones muy oxidantes. La recuperación química se lleva a cabo evaporando el licor negro hasta obtener un contenido adecuado de materia seca y quemando el licor evaporado por medio de un exceso de oxígeno. El residuo de combustión inorgánico, formado principalmente por carbonato sódico, se disuelve en agua y se caustifica con cal viva para formar hidróxido sódico, que, a su vez, se usa en la cocción de la pasta. Así se hace habitualmente en el caso de licores negros con un bajo contenido de silicatos. Sin embargo, la presencia de silicato en el licor negro supone graves problemas en lo que respecta a la recuperación. Los principales problemas consisten en: la formación de incrustaciones (scaling) en las superficies de intercambio de calor del evaporador en las que se concentra el licor negro; la elevada viscosidad del licor negro concentrado, que impide la combustión del licor; y la formación de silicato de calcio en la cal utilizada para convertir el carbonato sódico en hidróxido sódico. El silicato de calcio hace que el reciclaje de la cal resulte difícil o prácticamente imposible. Debido a los problemas causados por el silicato, las fábricas de papel que usan, por ejemplo, paja como materia prima no pueden recoger el licor negro y recuperar el hidróxido sódico a partir del mismo, sino que vierten el licor negro como producto de desecho. Evidentemente, esto supone una enorme carga financiera para la fábrica y resulta muy perjudicial para el entorno de la fábrica.

En los últimos 20 años, se han realizado intentos de resolver los problemas producidos por el silicato en el licor negro. Un principio químico muy conocido establece que, cuando se reduce la acidez, es decir, el pH de la solución, los iones de silicato formarán sílice, en parte gelatinoso y en parte cristalino (cf. p. ej., Chemical Abstracts, Vol. 89, nº 61292, 1978). Se han concebido procedimientos para eliminar el silicato del licor negro basados en esta cristalización. En la fábrica que la compañía RAKTA posee en Egipto, se instaló un procedimiento que sigue el procedimiento que se describe aquí. La reducción del pH se lleva acabo introduciendo en el licor negro un gas de combustión que contiene dióxido de carbono. De acuerdo con el procedimiento descrito, la sustancia que contiene silicio se separa del licor negro por sedimentación y/o centrifugado, tras lo cual, el silicio precipita como una mezcla de sílice y silicato cálcico mediante la adición de cal viva o apagada. El procedimiento ha sido patentado por J. Mülder y P. Gutman (Alemania, 3003090 8/1981).

De todas formas, en la práctica, la instalación de RAKTA nunca llegó a funcionar satisfactoriamente. El motivo consiste en que, para transformar una parte suficiente del silicato en una forma cristalina y, por ello, separable, el pH debe haber disminuido hasta tal punto que también una parte de la lignina presente en el licor negro se transforme en una fase gelatinosa, lo que hace que resulte muy difícil separar del licor negro el sílice y la lignina gelatinosa. La extracción de la lignina del licor reducirá su poder calorífico, de manera que no será lo suficientemente alto como para que se pueda quemar en calderas de vapor diseñadas para la combustión del licor. En una fábrica de Tamil Nadu, India, se está llevando a cabo otro intento de mejorar las técnicas ideadas a finales de los años 70. Este procedimiento continúa basándose en los mismos principios que el procedimiento de RAKTA. El mecanismo tiene como objetivo reciclar los núcleos cristalinos de sílice a un pH lo suficientemente alto como para precipitar selectivamente el sílice sin que se produzca una coprecipitación de lignina.

En la patente india 17 1289 de 1989, se describen otros medios para retirar el silicio del ciclo de recuperación química en una fábrica que produzca pasta de papel a partir de paja, siguiendo el procedimiento de la sosa. En este procedimiento, el licor negro que contiene silicato se evapora hasta llegar a un contenido de aproximadamente el 40% de materia seca, tras lo cual, se mezcla con materia orgánica seca, por ejemplo, cáscaras de arroz, con un contenido de materia seca resultante de aproximadamente el 60%. La mezcla se quema sobre una parrilla móvil articulada situada en el horno de una caldera de vapor. El residuo inorgánico de la combustión, que contiene principalmente carbonato sódico y silicato sódico, se disuelve en agua, y en la solución acuosa se introducen gases de combustión que contienen dióxido de carbono. El dióxido de carbono reduce el pH y, después, el silicato forma una sílice escasamente soluble, que se extrae de la solución mediante filtrado. De este modo, se puede extraer el silicio sin que la lignina interfiera en la separación del precipitado ni pierda su contenido energético. El procedimiento de la patente aborda el problema de la necesidad de mantener la temperatura de la combustión en el intervalo de 750 a 820ºC para impedir que las cenizas se fundan y que, al mismo tiempo, la sustancia orgánica se queme completamente. Se considera que es muy difícil lograr estos objetivos en fábricas a escala real y, hasta el momento, el procedimiento no ha tenido aplicación
industrial.

En la patente US 4504356 se describe también un procedimiento para extraer el silicato del licor negro, en el que, primer lugar, el licor negro se evapora y a continuación se trata con gases de combustión, que se suministran en una cantidad de 30 a 40 m^{3} por m^{3} de licor negro. La sílice precipitada se separa, se diluye y se lava con agua. Sin embargo, la evaporación del licor negro que contiene silicato crea problemas debidos a la formación de incrustaciones, etc., y los problemas con la coprecipitación de la lignina no se resuelven.

En la patente WO 82/02909 se describe un procedimiento para purificar lejías negras mediante la eliminación de ácidos del silicio. En este procedimiento se ha llevado a cabo una desilicatación a una temperatura de 55 a 67ºC. La neutralización del licor negro se ha llevado a cabo con gases de combustión corrientes que contienen un 10% de CO_{2}.

Otro inconveniente de estos procedimientos conocidos consiste en que los gases de combustión se usan como fuente de dióxido de carbono. En la combustión de una sustancia orgánica por medio del aire se obtienen gases de combustión que contienen del 10 al 20% en volumen de dióxido de carbono, mientras que la mayor parte del gas esta formada por el nitrógeno presente en el aire de la combustión. Esta parte inerte del gas de combustión no será absorbida por la solución alcalina que contiene silicato, sino que la atravesará y producirá espuma.

El objeto de la presente invención consiste en eliminar los inconvenientes de estos procedimientos conocidos y en proporcionar un procedimiento para recuperar los álcalis y el calor del licor negro que contiene silicato, de forma económica, sin problemas y sin perjudicar al entorno.

Las principales características de la presente invención se exponen en las reivindicaciones adjuntas.

Por lo tanto, en la presente invención, es fundamental neutralizar el licor negro que contiene silicato con un exceso del gas que contiene dióxido de carbono, y esto se debe llevar a cabo con un gas que contenga predominantemente dióxido de carbono, preferentemente más del 60% en volumen de dióxido de carbono. Los gases de combustión corrientes no cumplen este requisito.

Por otra parte, para evitar la formación de incrustaciones, la evaporación del licor negro debe tener lugar principalmente después de que se haya extraído el precipitado sólido rico en sílice del licor negro saturado.

Además, para poder conseguir unos medios económicos para generar calor, la producción de una masa fundida de carbonato sódico y la formación de un gas que contiene principalmente dióxido de carbono y que resulte adecuado para la saturación del licor negro que contiene silicato suministrado, la combustión del licor negro evaporado, pobre en silicato se debe llevar a cabo con oxígeno puro o aire enriquecido con oxígeno, una vez que el licor negro se haya llevado a una temperatura cercana a su punto de ebullición mediante el contacto directo con los gases de escape calientes resultantes de la combustión, y todas estas operaciones tienen lugar a una sobrepresión considerable, de manera que los volúmenes de gas se mantengan bajos y sus concentraciones de dióxido de carbono, altas, preferentemente por encima del 60% en volumen.

Una forma de realización preferida de la invención comprende, en vez controlar el suministro de gas de combustión al licor negro que contiene silicato para mantener el pH deseado del licor, mantener constante la concentración de dióxido de carbono no absorbido en la emisión de gas de la etapa de neutralización. Esta operación es mucho más sencilla que mantener el pH del licor negro constante durante la precipitación.

El tratamiento del licor negro que contiene silicato por medio del gas que contiene principalmente dióxido de carbono se lleva a cabo de forma apropiada a una temperatura de al menos 80ºC, por ejemplo, aproximadamente 100ºC, a lo largo de un periodo de 10 minutos.

La combustión del licor negro evaporado pobre en silicato se lleva a cabo preferentemente con un gas que contiene al menos un 60% en volumen de oxigeno, más preferentemente con oxígeno puro.

La combustión y la evaporación final del licor negro pobre en silicato evaporado, por medio de los gases de escape calientes producidos por la combustión tienen lugar a una sobrepresión considerable, que preferentemente es de al menos 100 kPa, más preferentemente a una presión en el intervalo de 900 a 1100 kPa, por ejemplo, 1.000 kPa. La temperatura debe ser al menos 800ºC y, preferentemente, en el intervalo de 1.000 a 1.400ºC.

La presente invención permite la combustión económica de licores negros pobres en silicato, evaporados, cuya viscosidad sea lo suficientemente baja como para no causar problemas durante la combustión, y cuyo poder calorífico se haya reducido mediante la eliminación de las sustancias orgánicas de los licores, preferentemente licores negros pobres en silicato que se hayan evaporado hasta obtener un contenido de materia seca del 30 al 40% en peso.

En el procedimiento de la invención precipitan, de este modo, sílice y lignina a partir del licor negro mediante la neutralización con dióxido de carbono. Una vez el precipitado se ha extraído del licor negro, cuyo poder calorífico es ahora bajo, debido a que se ha eliminado una parte importante de la lignina, el licor se evapora hasta obtener un contenido de materia seca que permita la combustión prácticamente completa en un reactor presurizado por medio de un gas enriquecido en oxígeno, que contenga apropiadamente más del 60% en peso de oxígeno gaseoso. Los productos de reacción obtenidos consisten en una masa fundida que contiene principalmente carbonato sódico y un gas con dióxido de carbono como componente principal. La masa fundida de carbonato se disuelve en agua, la solución se filtra y el carbonato sódico se caustifica hasta obtener hidróxido sódico. El gas se usa para neutralizar el licor negro entrante con dióxido de carbono.

El procedimiento se describirá a continuación con la ayuda del dibujo adjunto, que muestra un patrón de conexión de una forma de realización preferida de la invención.

La invención utiliza el procedimiento conocido de precipitar sílice mediante la neutralización con dióxido de carbono. En el dibujo, el número 1 indica un dispositivo en el que el licor negro 5 entrante rico en silicato se pone en contacto con un gas 6, que contiene más del 60% en volumen de dióxido de carbono. A diferencia de los procedimientos conocidos anteriormente, este procedimiento no pretende minimizar el coprecipitado con lignina, sino que, en lugar de ello, se suministra dióxido de carbono en una cantidad tal que el precipitado se extraiga fácilmente del licor mediante filtrado. Por este motivo, el gas se suministra en una cantidad tal que el licor negro 8 saliente esté saturado de dióxido de carbono y un determinado exceso de dióxido de carbono 7 salga del aparato junto con los componentes gaseosos inertes del gas 6. Dicho componente del gas es, por ejemplo, el exceso de oxígeno gaseoso que se suministra al aparato de combustión 4 y que no se consume cuando se oxidan las sustancias orgánicas del licor negro. En esta situación, el suministro de gas que contiene dióxido de carbono al dispositivo de contacto 1 se puede controlar para mantener la concentración de dióxido de carbono constante en la corriente de gas 7, lo que constituye una medida mucho más sencilla que controlar el suministro de gas para mantener el pH constante en alguna parte del dispositivo de contacto 1, lo cual se ha constatado en procedimientos conocidos anteriormente.

En el dispositivo de contacto 1, el licor negro se mantiene a una temperatura determinada, preferentemente próxima a 100ºC, y a lo largo de un periodo de tiempo, preferentemente más de 10 minutos, de tal manera que la sílice cristalice en el licor negro. Como el licor negro está saturado de dióxido de carbono, la lignina también se transformará en la fase sólida. La suspensión acuosa formada 8 se lleva a un dispositivo 2, en el que se separa la fase sólida de la líquida. Este dispositivo puede ser un filtro, preferentemente un filtro prensa de cámaras, en el que la fase sólida también se puede lavar con agua entrante 10, pero también puede tratarse de un aparato de sedimentación, una centrifugadora o una combinación de tales dispositivos. La sílice que contiene lignina en la mezcla 9 se puede utilizar, por ejemplo, como combustible suplementario en una caldera de vapor que queme otro combustible sólido.

El licor negro 11, del que se ha extraído el silicio y la lignina, y que también contiene agua de lavado 10, se lleva a un evaporador convencional 3. El licor negro 11 contiene por lo general del 5 al 15% de materia seca. Si el licor negro entrante 5 se preevapora antes de saturarlo con dióxido de carbono, el contenido de materia seca del licor negro 11 puede ser más alto. Debido a que ahora se ha separado una parte considerable de la lignina del licor negro, que ha absorbido dióxido de carbono, se ha reducido el poder calorífico de la materia seca del licor. En el evaporador 3 se incrementa el contenido de materia seca del licor negro eliminando el agua 12, de manera que el componente orgánico del licor negro evaporado saliente 13 se pueda oxidar completamente en un aparato como el que se describe en la patente finlandesa n.º 98626 (solicitud de patente europea n.º 95934138.9). Evidentemente, este contenido de materia seca dependerá del origen del licor negro y de la cantidad de lignina que se le haya extraído. No obstante, resulta característico que el contenido de materia seca del licor negro sea notablemente más bajo si se suministra a este dispositivo
de combustión 4 que si se quema con aire de forma convencional. Un contenido típico de materia seca es el 40%.

En el dibujo, el número 4 indica el dispositivo descrito en la memoria descriptiva de la patente finlandesa 98626. En este dispositivo, el contenido de materia seca del licor entrante se incrementa mediante el contacto directo con un gas caliente, y el licor evaporado calentado a alta temperatura se quema en un reactor presurizado con un gas 14 formado por aire enriquecido con oxígeno, del cual se ha eliminado la parte principal de nitrógeno, u, opcionalmente, de oxígeno puro. El residuo inorgánico de la combustión, formado principalmente por carbonato sódico, se disuelve en el agua suministrada 15 y se extrae del dispositivo en forma de solución concentrada 16. El carbonato sódico se puede caustificar hasta obtener hidróxido sódico usando procedimientos convencionales.

Cuando la combustión de la sustancia orgánica presente en el licor negro se realiza con aire muy enriquecido con oxígeno o con oxígeno puro, el producto gaseoso de la combustión en el aparato 4 consistirá principalmente en dióxido de carbono y vapor de agua. Este gas se usa internamente para la evaporación del licor negro entrante 13, y, después, la concentración de vapor de agua del gas aumenta aún más. La concentración de vapor del gas disminuye enfriándolo, de manera que el vapor se condense en uno o más intercambiadores de calor, como los descritos en la patente finlandesa 98626. La parte no condensable del gas 17, extraída del aparato 4, contiene al menos el 60% en peso de dióxido de carbono, y esta cantidad es mayor que la cantidad necesaria para saturar el licor negro con dióxido de carbono en el dispositivo de contacto 1. Se usa una parte de la corriente 6 de gas 17 para precipitar la sílice y la lignina en el dispositivo 1 y el resto 18 se usa para otros fines o se emite a la atmósfera.

La invención se aclarará en el siguiente ejemplo.

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Ejemplo

Una fábrica de papel produce 20.000 t de pasta de papel de paja por medio de la cocción con sosa. El tiempo explotación anual es de 8.000 h/a, la capacidad de producción es de 2,5 t/h de media. Se añaden a la cocción 330 kg de NaOH por tonelada de pasta producida, y el rendimiento de la pasta es de 466 kg de pasta secada con aire por tonelada de materia seca de paja. El lavado eficaz de la pasta de papel produce aproximadamente 31 m^{3}/h de un licor negro con la siguiente composición para la recuperación química:

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1

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Para saturar el licor negro con dióxido de carbono, se debe añadir dióxido de carbono en una cantidad equivalente a la cantidad de hidróxido sódico añadida a la cocción. Se añaden a la cocción 825 kg de NaOH/h, es decir, 20,6 kmol/h. La cantidad de dióxido de carbono equivalente es 10,3 kmol/h, es decir, 455 kg de CO_{2}/h. Se obtiene el siguiente balance de materia para el precipitado de sílice y lignina:

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2

En este contexto, se supone que el precipitado se ha lavado con 4.600 kg/h de agua, con el fin de eliminar prácticamente todo el sodio del precipitado, que se deshidrata hasta llegar a un 50% de contenido seco tras el lavado (N.B.: en la neutralización se forma agua).

Se puede esperar un poder calorífico de 23,8 MJ/kg para la lignina contenida en el licor negro, y un poder calorífico de 17,6 MJ/kg para otras sustancias orgánicas, consistentes principalmente en carbohidratos. Si se usan estos valores y los valores de la tabla 2, el contenido de materia seca del licor negro tendrá un poder calorífico de 10,5 MJ/kg antes de la neutralización, mientras que el poder calorífico tras la neutralización será de 8,6 MJ/kg. Estos valores de poder calorífico se puede comparar con un poder calorífico de aproximadamente 14,5 MJ/kg para el contenido de materia seca del licor negro obtenido en la producción de pasta de sulfato a partir de maderas blandas.

Después de que el precipitado se haya separado y lavado, el contenido de materia seca del licor negro será de 8,5%. Un cálculo de dimensionamiento para el aparato de combustión 4, en el que se quema el licor negro, indica que el licor se debe evaporar hasta alcanzar un contenido de materia seca de aproximadamente el 40%, antes de suministrarlo al aparato 4. Se obtendrá entonces el balance de materia que se muestra en la tabla 3.

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3

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Se observa que el evaporador 3 debe tener una salida de aproximadamente 27 t de H_{2}O/h. Si la evaporación se lleva a cabo en un evaporador con cuatro etapas en serie, las necesidades de vapor serán de aproximadamente 27/4 t/h, es decir, aproximadamente 6,8 t/h.

La tabla 4 muestra un balance de materia y energía del aparato 4. Se ha calculado para un aparato diseñado de acuerdo con la memoria descriptiva de la patente finlandesa 98626, basándose en una temperatura de combustión de aproximadamente 1.200ºC en el reactor y una presión en el sistema de 800 kPa (absoluta). Se proporciona una pequeña cantidad de petróleo para lámparas como combustible auxiliar para estabilizar la combustión en caso de averías.

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(Tabla pasa a página siguiente)

4

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El caudal del licor nuevo 16 que sale del aparato 4 es de 7.270 kg/h y el flujo contiene 1.625 kg/h de sales inorgánicas. En estas sales se incluye el carbonato sódico contenido en el licor negro que entra en el aparato 4, es decir 10,3 kmol/h o 1.092 kg/h de carbonato sódico. El resto, es decir, 533 kg/h, está formado por otras sustancias inorgánicas que se disuelven, de la paja, en la cocción de la pasta. Parte de estas sustancias inorgánicas consiste en potasio soluble, mientras que la parte principal de las sustancias forman carbonatos muy poco solubles en soluciones concentradas. Estas se pueden extraer de la solución mediante un filtrado, tras lo cual se pueden caustificar los carbonatos solubles con cal viva para formar hidróxidos por medio de técnicas convencionales. La solución de hidróxido se puede reciclar como licor de cocción en la cocción de paja con sosa. Prácticamente todo el sodio (y el potasio) presente en el licor negro 5 que entra en el aparato de recuperación química descrito en el presente documento se puede reciclar de este modo en el procedimiento.

La tabla 4 muestra que en el aparato 4 se generan 2.720 kg/h de un gas con una alta concentración de dióxido de carbono. Un balance de materia más detallado del aparato indica que este gas contiene 2.450 kg/h de dióxido de carbono, y los restantes 270 kg/h son de oxígeno gaseoso. En este caso, la concentración de dióxido de carbono es de aproximadamente el 90% en volumen. El gas está presente a una presión de 800 kPa. En este ejemplo, se estimó previamente que se necesitaban 454 kg/h de dióxido de carbono para neutralizar el licor negro que se encuentra en el aparato 1. De este modo, se observa que el aparato 4 produce un gas que contiene dióxido de carbono en una cantidad considerablemente mayor que la necesaria para neutralizar el licor negro en el dispositivo de contacto 1.

La tabla 4 muestra que el aparato 4 genera aproximadamente 4,2 t/h de vapor de proceso a una presión de 800 kPa y, además, aproximadamente 4,3 t/h de vapor de proceso a una presión de 200 kPa. Los vapores se pueden usar conjuntamente para evaporar el licor negro que se encuentra en el evaporador 3. Se ha calculado anteriormente en este ejemplo, que se necesitaban aproximadamente 6,8 t/h de vapor para la evaporación. Por lo tanto, el vapor generado en el aparato 4 es suficiente para cumplir con las necesidades de vapor para la evaporación.

El precipitado 9 separado del licor negro en el separador 2 contiene una cantidad apreciable de lignina. Teniendo en cuenta el poder calorífico de la lignina y la composición del precipitado que se define en la tabla 2, se obtiene un poder calorífico superior de 13,7 MJ/kg para el contenido de materia seca del precipitado. Una estimación muestra que se pueden generar aproximadamente 4 t/h de vapor, si se usa el precipitado como combustible en el horno de una caldera de vapor. En tal caso, el precipitado se mezcla preferentemente con algún otro combustible sólido que posea una contenido de cenizas más bajo, por ejemplo, paja o residuos de paja que no se pueden usar en la producción de pasta.

Claims (9)

1. Un procedimiento para recuperar álcalis y energía a partir de un licor negro (5) que contiene silicato, mediante la neutralización del licor negro que contiene silicato con un exceso de un gas (6) que contiene dióxido de carbono con el fin de precipitar sílice y lignina, la separación (2) de un precipitado (9) rico en sílice del licor negro y la posterior evaporación (3) del licor negro para concentrarlo y combustión (4) del licor negro concentrado (13) pobre en silicato para generar calor y recuperar una masa fundida de carbonato sódico, caracterizado porque la saturación del licor negro (5) que contiene silicato por medio del gas (6) que contiene dióxido de carbono se lleva a cabo a una temperatura de al menos 80ºC durante al menos 10 minutos, y porque el licor negro evaporado (13) pobre en silicato se quema (4) mediante oxígeno puro gaseoso o aire enriquecido con oxígeno (14), después de que el licor negro se haya llevado hasta una temperatura próxima a su punto de ebullición mediante el contacto directo con los gases de escape calientes procedentes de dicha combustión (4), y todas estas operaciones se realizan a una sobrepresión considerable para recuperar la masa fundida de carbonato sódico y para formar un gas (17) que contiene más del 60% en peso de dióxido de carbono, que se usa para la neutralización del licor negro (5) que contiene silicato.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el exceso de gas (6) que contiene dióxido de carbono se ajusta para mantener aproximadamente constante la concentración de dióxido de carbono del gas (7) no absorbido en la saturación del licor negro (5) que contiene silicato.

3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la combustión (4) del licor residual evaporado (3) pobre en silicato se lleva cabo con un gas (6) que contiene al menos un 60% en volumen de oxígeno, preferentemente con un oxígeno gaseoso prácticamente puro.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la combustión (4) se lleva cabo a una sobrepresión de al menos 100 kPa, preferentemente a una presión en el intervalo de 900 a 1.100 kPa.

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la combustión (4) se lleva cabo a una temperatura de al menos 800ºC, preferentemente en el intervalo de 1.000 a 1.400ºC.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el precipitado de sílice separado se lava con agua (10) y el agua de lavado se añade al licor negro (11) pobre en silicato antes de la evaporación (3).

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el licor negro (11) pobre en silicato se evapora (3) hasta obtener un contenido de materia seca de al menos el 30% en peso; por ejemplo, de aproximadamente el 40% en peso.

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el gas (17) rico en dióxido de carbono obtenido en la combustión (4) se enfría para condensar vapor a partir del mismo, antes de que se use el gas para saturar el licor negro (5) que contiene silicato.

9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el precipitado (19) que contiene lignina y silicato se usa como combustible suplementario en la generación de vapor.